(57)【要約】【課題】内燃機関の吸気弁を直接開閉駆動する直動弁を駆動する電磁アクチュエータを内燃機関の運転状態に応じて駆動制御することにより省電力の駆動制御及び静粛な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関の吸気弁を開閉駆動する電磁アクチュエータと、当該電磁アクチュエータを駆動する駆動制御手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを前記吸気弁の開作動時、開状態時及び閉作動時において個別に制御する電流制御手段を備える。ここで駆動制御手段は、前記内燃機関の運転状態を当該内燃機関の回転数及び負荷の大きさに基づいて把握する。【選択図】図９
2005147063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁を開閉駆動する電磁アクチュエータと、当該電磁アクチュエータを駆動する駆動制御手段と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを前記吸気弁の開作動時、開状態時及び閉作動時において個別に制御する電流制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項２】
前記電磁アクチュエータは、リニアモータ式アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記内燃機関の運転状態を当該内燃機関の回転数及び負荷の大きさに基づいて把握することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記内燃機関の回転数及び前記負荷の大きさを変動要因とする２次元平面を複数の領域に区分けし、当該区分けされた領域毎に異なる制御パターンを設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項５】
前記領域は、比較的に低回転／低トルクの第１領域と、比較的に低回転／高トルクの第２領域と、それ以外の第３領域との３つの領域に区分けされ、
前記駆動制御手段は、
前記第１領域にあるときは、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを、前記吸気弁の開作動時及び閉作動時において共に小さく、
前記第２領域にあるときは、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを、前記吸気弁の開作動時において小さく、閉作動時において大きく、
前記第３領域にあるときは、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを、前記吸気弁の開作動時及び閉作動時において共に大きく、
それぞれ設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記内燃機関の回転数と前記負荷の大きさとをそれぞれ変動要因とする２次元関数式設定し、当該２次元関数式に基づいて前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項７】
前記負荷の大きさは、前記内燃機関のアクセル操作量、燃料噴射量、吸入空気量、スロットル開度又は吸入菅負圧の何れか一つ又は複数に基づいて検出されることを特徴とする請求項３乃至６の何れかの項に記載の内燃機関用直動弁の駆動装置。
【請求項８】
内燃機関の吸気弁を開閉駆動する電磁アクチュエータと当該電磁アクチュエータを駆動する駆動制御手段とを備えた内燃機関用直動弁の駆動方法であって、
前記内燃機関の運転状態を把握するステップと、
前記運転状態に応じて予め設定された、前記吸気弁の開作動時と閉作動時における前記電磁アクチュエータに供給する開作動電流と閉作動電流の値を取得するステップと、
燃料供給開始のタイミングに合わせて、前記電磁アクチュエータに対して前記開作動電流を供給するステップと、
燃料供給停止のタイミングに合わせて、前記電磁アクチュエータに対して前記閉作動電流を供給するステップと、
の各ステップを有することを特徴とする内燃機関用直動弁の駆動方法。
【請求項９】
前記内燃機関の運転状態の把握は、当該内燃機関の回転数及び負荷の大きさに基づいて行われることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用直動弁の駆動方法。
【請求項１０】
前記電磁アクチュエータは、リニアモータ式アクチュエータであることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用直動弁の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を直接開閉駆動する直動弁の駆動制御技術に関し、特に、内燃機関の性能を低下させることなく制御電力の低減化と直動弁作動時の低騒音化を達成する内燃機関用直動弁の駆動装置及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の動弁装置として、吸気弁や排気弁の直動弁の弁軸がバネ手段によって支持され、直動弁を電磁アクチュエータによって直接開閉駆動するようにした直動弁が利用されるようになった。電磁アクチュエータによって駆動される直動弁は、図６に曲線Ａで示すように、電磁アクチュエータの一方の端子から他方の端子側の正方向に電流を流すことにより開弁する方向に移動し、逆方向に電流を流すことにより閉弁する方向に移動する。
【０００３】
ここで、直動弁を閉じる際に、図６に曲線Ｂで示されるように、直動弁をそのストロークの最先端開位置から閉位置まで一気に移動させることとすると、弁が弁座に着座する際に衝撃音が発生して騒音発生の原因となる。特に、内燃機関がアイドリング時あるいは低回転時にある場合には、直動弁の着座時における騒音は顕著に感じされることとなる。
【０００４】
このため、このような直動弁の作動音を抑制するために、直動弁を駆動する電磁アクチュエータへ供給する駆動電流の大きさを、内燃機関の運転状態に基づいて制御する電流制御手段を備えた駆動装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
一方、このような電磁駆動弁において、アッパコイルとロアコイルの２つの電磁コイルと、電磁駆動弁の弁軸を軸方向に弾性的に支持するアッパスプリングとロアスプリングの２つのスプリングとを備え、個々のコイルに対して所定パターンの指令電流を生成することにより、吸気弁を開閉駆動する電磁駆動弁の制御装置が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−２４２７０８号公報
【特許文献２】特開２０００−０７３７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された駆動装置においては、電磁アクチュエータの駆動電流値は制御されるものの、一つの駆動ストローク中における駆動電流は一定であり内燃機関の状態に応じてきめ細かな制御はできなかった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された電磁駆動弁は、電磁駆動弁を開方向側と閉方向側にそれぞれ個別に駆動する２つの電磁コイルと共に当該電磁駆動弁を開方向側と閉方向側にそれぞれ支持する２つのスプリングを備えるものであり、電磁弁自体の構造のみならず制御装置の構成が複雑となりコストの低減が難しかった。さらに、特許文献２に記載された電磁駆動弁は、駆動弁の弁軸がバネ手段により支持されているために、駆動弁動作の自由度が低く電磁アクチュエータの特徴である吸気弁の開閉速度を自由に制御する点において難点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の吸気弁を開閉駆動する電磁アクチュエータと、当該電磁アクチュエータを駆動する駆動制御手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを前記吸気弁の開作動時、開状態時及び閉作動時において個別に制御する電流制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関用直動弁の駆動装置を提供するものである。
【０００９】
これにより、電磁アクチュエータの最大の特徴である吸気弁の開閉速度を自由にきめ細かに制御することを可能にし、内燃機関の性能を低下させることなく電磁アクチュエータを駆動する電力の低減化により省エネルギを達成し、特に、内燃機関のアイドリング運転時を含む低負荷時又は低回転時における直動弁作動時の低騒音化を可能にしたのである。そして、前記電磁アクチュエータは、リニアモータ式アクチュエータであることを特徴とする。
【００１０】
ところで、前記駆動制御手段は、前記内燃機関の運転状態を当該内燃機関の回転数及び負荷の大きさに基づいて把握する。ここで、負荷の大きさは、前記内燃機関のアクセル操作量、燃料噴射量、吸入空気量、スロットル開度又は吸入菅負圧の何れか一つ又は複数に基づいて検出される。
そして、その第１の制御の態様として、前記内燃機関の回転数及び前記負荷の大きさを変動要因とする２次元平面を複数の領域に区分けし、当該区分けされた領域毎に異なる制御パターンを設定するようにする。
【００１１】
ここで、前記領域は、例えば、比較的に低回転／低トルクの第１領域と、比較的に低回転／高トルクの第２領域と、それ以外の第３領域との３つの領域に区分けされ、前記駆動制御手段は、前記第１領域にあるときは、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを、前記吸気弁の開作動時及び閉作動時において共に小さく、前記第２領域にあるときは、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを、前記吸気弁の開作動時において小さく、閉作動時において大きく、前記第３領域にあるときは、前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の大きさを、前記吸気弁の開作動時及び閉作動時において共に大きく、それぞれ設定するのである。これにより、内燃機関が低回転／低トルクの時は、低電力で作動音の小さい電磁アクチュエータの駆動制御を、その他の運転状態の時は、内燃機関の性能を低下させない範囲で当該運転状態に応じた的確な駆動制御を可能にしたのである。
【００１２】
また、本発明の第１の制御の態様として、前記駆動制御手段は、前記内燃機関の回転数と前記負荷の大きさとをそれぞれ変動要因とする２次元関数式設定し、当該２次元関数式に基づいて前記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の制御を行うようにしてもよい。これにより、より的確な電磁アクチュエータの駆動制御を可能にするのである。
【００１３】
ところで、前記負荷の大きさは、前記内燃機関に設けられたアクセルの操作量に基づいて検出される。
【００１４】
本発明は、さらに、内燃機関の吸気弁を開閉駆動する電磁アクチュエータと当該電磁アクチュエータを駆動する駆動制御手段とを備えた内燃機関用直動弁の駆動方法であって、前記内燃機関の運転状態を把握するステップと、前記運転状態に応じて予め設定された、前記吸気弁の開作動時と閉作動時における前記電磁アクチュエータに供給する開作動電流と閉作動電流の値を取得するステップと、燃料供給開始のタイミングに合わせて、前記電磁アクチュエータに対して前記開作動電流を供給するステップと、燃料供給停止のタイミングに合わせて前記電磁アクチュエータに対して前記閉作動電流を供給するステップと、の各ステップを有することを特徴とする内燃機関用直動弁の駆動方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る内燃機関用直動弁の駆動装置は、内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁の開閉速度を自由にきめ細かに制御することにより、内燃機関の性能を低下させることなく電磁アクチュエータを駆動する電力の低減化により省エネルギを達成し、特に、内燃機関のアイドリング運転時を含む低トルク又は低回転時における直動弁作動時の低騒音化を実権したのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る内燃機関用直動弁の駆動装置及び駆動方法について、図を参照しつつ詳しく説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態の内燃機関用直動弁の駆動装置（以下、単に「駆動装置」という）を構成する電磁アクチュエータ１が組み込まれた内燃機関のシリンダヘッドの例を示す。このシリンダヘッドは、燃焼室３内へ開口し、この燃焼室３内へ混合気を送り込む吸気ポート４と、前記燃焼室３へ開口し、燃焼ガスが排出される排気ポート５と、前記吸気ポート４と連通した吸気通路６と、前記排気ポート５と連通した排気通路７とが形成されている。
【００１８】
また、このシリンダヘッドには、前記吸気ポート４を開閉する吸気弁８と、前記排気ポート５を開閉する排気弁９とが軸線方向に対して摺動可能に設けられ、前記吸気弁８に、電磁アクチュエータ１が取り付けられている。また、前記排気弁９の軸線方向上方には、内燃機関のクランク軸（図示略）の回転に同期して回転させられることにより、前記排気弁９を開閉駆動するカム１０が設けられている。
【００１９】
そして、前記電磁アクチュエータ１は、本実施形態においては、リニアモータ駆動方式のものが用いられており、前記吸気弁８をその軸線方向に移動させて、前記吸気ポート４の開閉を行わせるようになっている。また、前記電磁アクチュエータ１は、非通電状態にある中立位置において、前記吸気弁８のバルブシートを、図２に示すように、前記吸気ポート４に所定圧力で当接する位置に保持するようになっているとともに、正逆の電流が印加されることにより、前記吸気弁８を、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、開弁位置と閉弁位置とに移動させるようになっている。このため、前記電磁アクチュエータ１に印加される電流の大きさや印加時間によって、前記吸気弁８の移動ストロークや開弁時間、および、閉弁時間等のきめ細かな制御が可能である。
【００２０】
本実施形態に係わる駆動制御装置は、図４に示すように、前記電磁アクチュエータ１へ供給される駆動電流の制御を行う電流制御手段１１を備えている。この電流制御手段１１は、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記電磁アクチュエータ１に所定値の駆動電流を連続供給するものである。
【００２１】
以下、電流制御手段１１の詳細について説明する。電流制御手段１１は、内燃機関１２に設けられたクランク角センサ１３から出力されるクランク角に関するパルス信号に基づいて内燃機関１２の回転数を電圧Ｖ１に変換するＦＶコンバータ１４と、この電圧Ｖ１をレベル調整した後の信号を実回転数電流信号ｉ１に変換して出力するアンプ１５、１６を有する。電流制御手段１１は、さらに、アクセル操作量（アクセル開度と同義）に基づいて目標出力を設定し、この目標出力に応じた内燃機関１２の回転数を電圧値として出力する負荷設定回路１７とアイドル時における内燃機関１２の回転数を電圧値として出力するアイドル設定回路１８とから構成されて、これらから出力される電圧Ｖ２を出力する目標回転数設定回路１９を備える。さらに、目標回転数設定回路１９からの電圧Ｖ２を目標回転数電流信号ｉ２として出力するアンプ２０と、前記実回転数電流信号ｉ１と目標回転数電流信号ｉ２との偏差を演算する加算器２１と、この加算器２１において求められた偏差電流信号ｉ３を調整して目標電流信号ｉ４として出力するアンプ２２と、前記電磁アクチュエータ１へ印加されている電流ｉを検出する電流計２３と、この駆動電流計２３によって検出される駆動電流ｉと前記目標電流信号ｉ４との偏差を演算する加算器２４と、この加算器２４から出力される偏差電流ｉ５を調整するアンプ２５と、このアンプ２５から出力される調整された偏差電圧Ｖ３に基づき前記電磁アクチュエータ１へ駆動電圧Ｖを印加する出力アンプ２６と、により構成されている。
【００２２】
ところで、本実施の形態においては、内燃機関の負荷の大きさをアクセル開度に基づいて検知しているが、負荷の大きさは内燃機関のアクセル開度の他に、燃料噴射量、吸入空気量、スロットル開度又は吸入菅負圧の何れか一つ又は複数のデータに基づいて検出することも可能である。
【００２３】
ついで、このように構成された電流制御手段１１の作用について、図５を参照して説明する。図５において、符号Ｆは、クランク角センサ１３から出力されるクランク角信号を示す。クランク角信号Ｆは、内燃機関１２が運転状態にある場合に連続して出力される。また、線Ｅは、燃料噴射装置へ出力される燃料噴射タイミングのパルス信号を示し、線Ｇは点火タイミングのパルス信号、線Ｃは吸気弁８のストロークを示し、さらに、線Ｄは、吸気通路６内の気体の流速を、それぞれ示す。
【００２４】
このように、内燃機関１２が運転状態にあると、内燃機関１２の実回転数の情報としての電圧信号Ｖ１がＦＶコンバータ１４から出力されるとともに、目標回転数設定回路１９から目標回転数の情報としての電圧信号Ｖ２が出力される。
【００２５】
そして、これらの電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２とにより、目標電流信号ｉ４が算出されるとともに、電磁アクチュエータ１へ供給されている電流ｉが検出され、これらの目標電流信号ｉ４と電流ｉとによって駆動電圧Ｖが発生させられるとともに、前記電磁アクチュエータ１へ印加される。これによって、電磁アクチュエータ１へ所定値の駆動電流が印加されることとなり、前記吸気弁８が、前記電磁アクチュエータ１の非通電時における吸引力と前記駆動電流による吸引力とにより、吸気ポート４へ圧接させられる。この両吸引力の総和を弁閉止力という。
【００２６】
ここで、前記吸引力、すなわち、前記吸気弁８を閉じ方向に作用する戻し力としての荷重は、図７に示すように、前記電磁アクチュエータ１へ印加される駆動電流の大きさおよび吸気弁８のリフト量（バルブ開度）によって決まる。すなわち、駆動電流の絶対値が大きいほど、また、吸気弁８のリフト量が大きいほど、前記電磁アクチュエータ１によって前記吸気弁８を閉じる方向へ戻し力が大きくなる。したがって、前記電磁アクチュエータ１へ印加する駆動電流を制御することにより、前記吸気弁８のリフト量が制御される。換言すれば、前記電磁アクチュエータ１へ印加する駆動電流の制御によって、吸気ポート４を介して流れ込む吸気量を制御することができ、吸気ポート８自体を、あたかもスロットルバルブとして機能させて、内燃機関１２の出力制御を行うことが可能である。
【００２７】
そして、前記駆動電流によって生じる吸引力は、前記駆動電圧Ｖが、図５に示すように極めて変動が少ないことから、前記弁閉止力もほぼ一定に保持される。
【００２８】
これより、内燃機関１２が吸気行程に入ると、燃焼室３内の圧力が低下し、この負圧が、前記弁閉止力より大きくなった時点で、前記吸気弁８が燃焼室側へ吸引されて（その状態を、図５にリフト量を表す線Ｃで示した）、吸気が行われる。このような吸気の状態を、図５に線Ｄで表す吸気通路６内の流速で示した。
【００２９】
一方、燃焼室３内に気体が流れ込むことによって燃焼室３内の圧力が上昇し、吸気が完了した時点で、前記吸気弁８が、前記電磁アクチュエータ１による弁閉止力によって閉弁方向に移動させられて、そのバルブシートが吸気ポート４に着座させられることにより、この吸気ポート４が閉塞されて吸気行程が完了する。
【００３０】
そして、前述した吸気弁８の着座に際して、吸気行程における吸気弁８のストロークが、燃焼室３内の負圧によって決まることから、そのストロークが最小限度に抑えられる。このことは、図５に示す線Ｃからも明らかで、極めて小さなストロークに抑えられている。したがって、吸気弁８の、閉弁方向への移動量が小さくてすみ、吸気ポート４への着座時の衝撃力が小さく抑えられ、この結果、騒音の発生が抑制される。特に、前記内燃機関１２がアイドル状態である場合に、前記吸気弁８のリフト量が小さいことから前述した騒音の発生が小さく抑えられる。
【００３１】
そして、前述したアイドリング状態以外の通常運転時においては、前記目標回転数の情報としての電圧信号Ｖ２が、前記負荷設定回路１７において設定されるが、通常運転時の電圧信号Ｖ２は、目標回転数が大きくなるにつれて、前記電圧信号Ｖ２が小さく設定され、これによって、前記駆動電流による吸気弁８の吸引力が減少させられるとともに前記弁閉止力が減少させられる。この結果、前記吸気弁８の開放方向へのストロークが大きくなり、前記燃焼室３への吸気量が増加させられる。ここで、目標回転数に対応した電圧信号Ｖ２および駆動電圧Ｖが一定に保持されることから、内燃機関１２の回転数が目標回転数に保持される。そして、前記負荷設定回路１７は、たとえば、前記内燃機関１２が車両用である場合には、運転者によって操作されるアクセルに、機械的にあるいは電気的に接続されて、このアクセル操作によって調整可能となされている。また、前記アイドル設定回路１８は、たとえば、前記アクセルに機械的にあるいは電気的に接続されて、前記アクセルが非操作状態において、アイドル時における電圧信号Ｖ２を出力するようになされている。
【００３２】
このように、電磁アクチュエータ１によって、吸気弁８に、内燃機関１２の吸気圧力に抗する一定した弁閉止力を作用させておくことにより、この弁閉止力と燃焼室３内に発生する負圧とのバランスによって前記吸気弁８を開弁させる。ここで、前記目標回転数に応じた電圧信号Ｖ２は、最大値から零の範囲内で設定され、内燃機関１２に要求されている運転状態（負荷状態）に応じた吸気量を、前記吸気弁８のリフト量や開弁時期を監視することなく供給することができる。しかも、前記吸気弁８のリフト量が、運転状態に応じて自動的に調整されて、この運転状態に応じた最小限度のリフト量となされ、これによって、吸気弁８の着座時の衝撃を極力小さくすることができ、騒音の発生を極力抑えることができる。特に、アイドリング時において、その効果が顕著になる。
【００３３】
一方、要求される運転状態が、高回転領域である場合には、前述した内燃機関１２の吸気行程において、前記電磁アクチュエータ１に前述した駆動電圧Ｖとは逆の駆動電圧（−Ｖ）を印加して、前記吸気弁８の駆動形態を変更することにより、この吸気弁８を強制的に開弁することも可能である。このような駆動形態とした場合にあっても、高回転時における内燃機関１２自体から発生する騒音がある程度高くなっていることから、吸気弁８の着座音は、さほど気にならない程度のものである。そして、高回転時において吸気弁８を強制的に開弁することにより、そのリフト量を十分に確保して、吸気量を十分に供給することが可能となる。
【００３４】
本発明は、上記した内燃機関の回転数やアクセル開度等の運転状態に基づいて、電磁アクチュエータ１に供給される吸気弁８の駆動電流の大きさと印加時間を制御することを前提にする。
【００３５】
そして、本発明に係る内燃機関用直動弁（吸気弁）の駆動装置及び駆動方法は、内燃機関の運転状態に応じて、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさ及び通電時間を、吸気弁の開作動時、開状態を維持している時及び閉作動時において個別に制御することにより、電磁アクチュエータの作動エネルギのさらなる省電力と吸気弁作動音のさらなる低減を、内燃機関のトルク特性や馬力等の性能を落とすことなく達成するものである。
【００３６】
ここで、本発明に係る内燃機関用直動弁駆動装置の第1の実施形態について説明する。
本発明においては、内燃機関の運転状態を複数の領域に区分けする。区分けする領域の数は、任意であるが、ここでは3つの領域に区分けした例について説明する。
【００３７】
図8は、内燃機関の運転状態を、第1領域、第2領域及び第3領域の3つの領域に区分けした実施形態を示す。図8においては、横軸に内燃機関の回転数（Ｎ）として、縦軸に内燃機関に要求されるトルク（Ｔ）とした２次元平面によって内燃機関の運転状態を示している。尚、内燃機関に要求されるトルク（Ｔ）は、図４に示したようにアクセル開度に基づいて把握される。ここで、内燃機関に係る負荷は、当該内燃機関に要求されるトルクとして扱うことができる。
【００３８】
図８に示すように、第１領域は内燃機関の回転数が低回転から中回転の場合であり且つ低トルク乃至中トルクの範囲、第２領域は回転数が低回転から中回転の場合であり中トルク乃至高トルクの範囲、そして、第３領域は、トルクの大きさに関係なく高回転領域の範囲である。ここでは、第１領域及び第２領域と、第３領域を分ける回転数の境界線を当該内燃機関の最大回転数（Ｎmax）の約６７％に設けている。また、第１領域と第２領域を分けるトルクの境界線を、回転数０における最大トルク（Ｔmax）の約６７％の点と最大回転数（Ｎmax）の約６７％における最大トルク（Ｔmax）の約５０％の点とを結ぶ直線としている。このような境界線の設定は、内燃機関とこれを駆動制御する駆動装置によって適宜変更されて設定されることとなる。
【００３９】
図９は、このように３つに区分けされた各領域における、電磁アクチュエータ１を駆動する駆動電流の波形と、そのような駆動電流を通電した時の吸気弁８の動作ストロークを示すものである。
【００４０】
本駆動装置は、電流制御手段に対して、上記第１領域にあるときは、図９（ａ）に示すように、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさを吸気弁８の開作動時及び閉作動時において共に比較的小さく設定する。また、第２領域にあるときは、同図（ｂ）に示すように、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさを、吸気弁８の開作動時において小さくまた閉作動時において比較的大きく設定する。さらに、第３領域にあるときは、同図（ｃ）に示すように、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさを、吸気弁８の開作動時及び閉作動時において共に大きく設定するのである。
【００４１】
図９において、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさが前記吸気弁の開作動時において比較的小さい場合（図９の（ａ）及び（ｂ）の場合）は、吸気弁の開作動時のストロークは、ゆっくり作動開始して開位置に移動することとなる。また、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさが前記吸気弁の開作動時において大きい場合（図９の（ｃ）の場合）は、吸気弁の閉作動時のストロークは、迅速に作動開始して開位置に素早く移動することとなる。
【００４２】
同様に、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさが前記吸気弁の閉作動時において比較的小さい場合（図９の（ｃ）の場合）は、吸気弁の開作動時のストロークは、開位置からゆっくり閉作動を開始して閉位置に戻ることとなる。また、電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の大きさが前記吸気弁の閉作動時において大きい場合（図９の（ｂ）及び（ｃ）の場合）は、吸気弁の閉作動時のストロークは、迅速に閉作動を開始して閉位置に素早く戻ることとなる。
【００４３】
これにより、内燃機関の運転状態が第１領域にあるときは、吸気弁８の閉作動時及び開作動時において、吸気弁８の開位置及び閉位置における着座時に発生する騒音が低減されると共に、より小さな電力で電磁アクチュエータ１を駆動できる。また、内燃機関は、第１領域にあるときは、もともと高回転又は高トルクの何れもが要求されてはいないので、内燃機関の性能を損ねることがない。
【００４４】
そして、内燃機関の運転状態が第２領域にあるときは、吸気弁８の開位置から閉位置への迅速な閉作動を行うことにより内燃機関からの高トルク出力の要求に答え、この第２領域においては高回転が要求されてはいないことから、吸気弁８の閉位置から開位置への開作動おける騒音の低減と低消費電力を実現しているのである。
【００４５】
さらに、内燃機関の運転状態が第３領域にあるときは、内燃機関の高回転に対応した、吸気弁８の迅速な開作動及び閉作動を実現しているのである。
【００４６】
ところで、本発明の駆動装置においては、各領域において、吸気弁８の閉位置にあるとき、そして閉位置から開位置に移動した後にその開位置の状態及びを維持するために電磁アクチュエータ１に電流を供給し続ける必要がある。これらの閉位置及び開位置を維持するための電流は、内燃機関における吸気通路６内と燃焼室３内の圧力差によって吸気弁８が誤作動しない最小限の閉維持電流及び開維持電流を供給することとなる。このため、図９においては、吸気弁８の閉状態を維持する閉維持電流は、各領域において同じであるものの、吸気弁８の閉状態を維持する閉維持電流は、第２領域においては第１領域における励磁電流よりも大きく、第３領域においては第２領域における励磁電流よりもさらに大きくなるように設定することとなる。
【００４７】
図１０は、本内燃機関用直動弁の駆動方法に係る制御フローの例を示すものである。
【００４８】
図１０に示すように、本駆動方法においては、最初に、制御対象の内燃機関の運転状態を示す内燃機関の回転数及びトルク（アクセル開度）を把握し（S１１）、次に、把握した運転状態に応じて予め設定された、前記吸気弁の開作動時と閉作動時における前記電磁アクチュエータに供給する開作動電流と閉作動電流の値を取得する（S１２）。そして、取得した開作動電流と閉作動電流の値に基づいて、燃料供給開始のタイミングに合わせて電磁アクチュエータ１に対して開作動電流を供給し（S１３）、燃料供給停止のタイミングに合わせて電磁アクチュエータ１に対して前記閉作動電流を供給する（S１４）のである。
【００４９】
次に、本発明に係る内燃機関用直動弁駆動装置の他の実施形態について説明する。
【００５０】
図８に示したように、内燃機関の運転状態は、当該内燃機関の回転数及び内燃機関に要求される負荷の大きさを変動要因とする２次元平面を複数の領域に区分けし、当該区分けされた領域毎に異なる制御パターンを設定することが可能である。
【００５１】
一方、内燃機関の回転数と前記負荷の大きさとをそれぞれ変動要因とする２次元関数式設定し、当該２次元関数式に基づいて前記電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流の制御を行うことも可能である。これにより、電磁アクチュエータ１の動作制御は、よりきめ細かに実行することができるようになる。
【００５２】
例えば、吸気弁８を閉位置から開位置に移動させる際の開作動時に電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流Ioを、回転数（N）の１次関数（Ｉo＝ａＮ+ｂ：ａ，ｂは定数）、又は２次関数（Ｉo＝ａＮ２+ｂ：ａ，ｂは定数）として表す。そして、吸気弁８を開位置から閉位置に移動させる際の閉作動時に電磁アクチュエータ１に供給する駆動電流Iｓについては、内燃機関の回転数（Ｎ）が第１の範囲内（例えば、０<Ｎ<０．６５Ｎmax）にある時はトルク（Ｔ）の第１の１次関数（Ｉｓ＝ａＴ+ｂ：定数ａは小）とし、内燃機関の回転数が第２の範囲内（例えば、０．６５Ｎmax<Ｎ<Ｎmax）においてはトルク（Ｔ）の第２の１次関数（Ｉｓ＝ｃＴ+ｂ：定数ｃは大）とするのである。
【００５３】
これにより、内燃機関の運転状態に応じて、より精緻で的確な電磁アクチュエータの動作制御を実現できるのである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、内燃機関の吸気弁を直接開閉駆動する直動弁を駆動する電磁アクチュエータの駆動制御装置及び駆動制御方法に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明が適用される内燃機関のシリンダヘッド部を示す縦断面図である。
【図２】本発明適用される電磁アクチュエータとしてのリニアモータを示す縦断面図である。
【図３】本発明が適用される電磁アクチュエータとしてのリニアモータを示す縦断面図であり、（ａ）は開弁時の状態を示し、（ｂ）は閉弁時の状態を示す。
【図４】本発明が適用される駆動制御装置のブロック図を示す。
【図５】本発明が適用される制御系のタイミングチャートである。
【図６】従来の直動弁の特性図を示す。
【図７】本発明が適用される電磁アクチュエータによる吸気弁の戻し力と吸気弁のリフト量との関係を、電磁アクチュエータに印加される電流をパラメータとして表した図である。
【図８】本発明において内燃機関の運転状態を、第１領域、第２領域及び第３領域の３つの領域に区分けした例を示す。
【図９】図９に対応し、電磁アクチュエータ１を駆動する駆動電流の波形と当該駆動電流を通電した時の吸気弁８の動作ストロークを示す。
【図１０】本駆動方法に係る制御フローの例を示す。
【符号の説明】
【００５６】
１    電磁アクチュエータ
２    シリンダヘッド
３    燃焼室
４    吸気ポート
５    排気ポート
６    吸気通路
７    排気通路
８    吸気弁
９    排気弁
１０  カム
１１  電流制御手段
１２  内燃機関
１３  クランク角センサ
１４  ＦＶコンバータ
１５  アンプ
１６  アンプ
１７  負荷設定回路
１８  アイドル設定回路
１９  目標回転数設定回路
２０  アンプ
２１  加算器
２２  アンプ
２３  電流計
２４  加算器
２５  アンプ
２６  出力アンプ
Ｆ    クランク角信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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